你知道嗎,我們的太陽也是會公轉的!
在 八大行星 圍繞太陽運轉的時候,太陽帶著 整個太陽系 圍繞著 銀河中心 轉動。
那麽銀河中心到底有什麽,才能驅動太陽這樣的恒星公轉呢?天文學家能想到的 超大品質的天體 ,就是黑洞。
於是 假設銀河中心有一個黑洞 ,在它的重力作用下,太陽系圍繞其運轉。
黑洞吞噬天體
2022年,耗時5年之久的 銀心黑洞 拍攝終於迎來了結果,人類歷史上的第二張黑洞照片公布,它也是本銀河系的中心 人馬座A* 。
那麽人馬座A*黑洞是如何形成的?
我們的太陽系圍繞它運轉的速度是多少?
天體不會被黑洞吞噬嗎?
銀河的未來是什麽?
太陽系公轉速度被推翻,正以更快 速度沖入銀心,何時會墜入黑洞?
人們想象的黑洞內部
黑洞的由來
人類認識到黑洞,要歸功於 愛因史坦 ,這位歷史上最偉大的物理學家。
1915年,已經在 狹義相對論 上取得成就的 愛因史坦 又取得了劃時代的成就—— 愛因史坦場方程式 。
第二年, 卡爾·史瓦西 根據這個方程式推算,得到了一種奇怪的天體,它的半徑小於一個定值,稱為「史瓦西半徑」。
這個天體的重力強大到連光都無法逃逸,後來的天文學家將其命名為「黑洞」。
年輕時候的愛因史坦
由於 整個20世紀 從來沒有觀測到黑洞,人們對於這個神秘的天體過於沈迷,以至於只是理論存在的情況下,就提前在科幻電影裏面設計了很多黑洞的假想體。
2019年4月10日 ,人類歷史上第一張黑洞照片 M87 問世,距離地球大約5 500萬光年 遠。
而在 2022年5月12日 ,本銀河系所擁有的 銀心黑洞人馬座A * 照片面世,人們終於知道,我們的太陽系到底在圍繞什麽天體公轉了。
那麽黑洞到底是怎麽產生的呢?
第一張黑洞照片M87
目前天文界比較認同的黑洞假說是 恒星演化 。
光我們所在的銀河系就有超過 4000億顆恒星 ,它們的品質差距非常大。
恒星演變的終點與它們的品質密切相關,這決定著它們最後變成 白矮星、中子星還是黑洞 。
一般來說, 品質越大 的恒星演 變為黑洞的機率會越大 ,而 品質越小 的恒星更偏向於演變為 白矮星 。
太陽是一顆恒星
大品質恒星在燃燒完自己含有的 氫原子 後,就會開始進入下一旅程,膨脹成為一顆 超紅巨星 ,最後發生 超新星大霹靂 ,留下一顆 密度超大 的內核。
內核要麽成為 中子星 ,要麽成為 黑洞 。天文學家猜測,銀河系的銀心黑洞曾經是一顆巨大的恒星。
銀心黑洞人馬座A*距離太陽系大約 26000光年 ,品質在400萬個太陽以上。
中子星吞噬別的天體
太陽的公轉
我們所在的銀河系是一個 棒旋星系 ,太陽在其中的一條 旋臂 上,圍繞銀心黑洞運動。
太陽系公轉的速度為大約 每秒220公裏 ,周期是 2.5億年 。
根據太陽系的年齡46億歲,它圍繞銀心黑洞人馬座A*執行了大約 18圈 。
但是這個數據正在越來越大,天文學家們發現,太陽系圍繞銀心黑洞的速度,正在變快,而它和黑洞的距離也在越來越近,這是怎麽回事?
宇宙中的棒旋星系銀河
根據牛頓的 萬有重力 定律,重力是因為品質產生的,所以太陽和銀心黑洞之間的距離是不會改變的。
但是愛因史坦則認為,重力的產生並不全是因為品質。
每一個天體在 自己所在的空間 都會有一個 凹陷 , 品質越大空間彎曲就會越大 ,而重力是空間彎曲產生的。
人馬座A* 的品質是400多萬個太陽,它產生的空間彎曲非常大,所有圍繞它旋轉的天體,就像 旋渦周邊的樹葉 ,旋轉的同時,會靠近旋渦中心,我們的太陽系就是那些樹葉之一。
重力場的描述
因此按照愛因史坦的 重力場 理論,太陽系是在靠近銀心黑洞的,並且速度越來越快。
然而,靠近黑洞對於天體來說不是什麽好事情。
都知道黑洞是一個什麽都吞得「大胃王」,如果太陽進入了銀心黑洞人馬座A*的吞噬範圍,就會被卷入黑洞,裏面強大的重力會將太陽系撕碎,全部變為最初的粒子。
那麽我們的太陽系還有多長的時間墜入黑洞呢?
根據計算,太陽系 每公轉1圈 ,就會 靠近銀心黑洞人馬座A*大約2000光年 。
黑洞吞噬的瞬間
太陽系與人馬座A*之間的距離約為26000光年,墜入銀心黑洞需要太陽系再轉13圈,按照2.5億年的周期來計算,太陽系還有 32.5億年 的時間。
這只是理論上的速度,實際上太陽系的公轉 速度在變快 , 周期在縮短 ,實際的墜入時間會比32.5億年還要短。
可是,宇宙不是在膨脹的嗎?
會不會由於宇宙膨脹速度過快,超過了太陽墜入黑洞的速度。最後有可能變成太陽朝著黑洞下墜,反而距離黑洞越來越遠。
宇宙膨脹
天文學家認為, 宇宙起源於一場爆炸 ,在這場爆炸之前,沒有時間、沒有空間,一切都是一個點,一個只有品質沒有體積的奇異點。
當奇異點爆炸的那一刻,宇宙誕生了,從它開始,宇宙有了 時間、空間、第一個原子 。
爆炸產生的能量將宇宙不斷擴大,就像一個充氣的皮球,膨脹速度甚至超過了光速。
這也能解釋,為何宇宙的年齡在大約 140億歲 ,可是它的直徑達到了 920億光年 。
如果宇宙今天還在以這樣的速度膨脹,那麽太陽將 永遠無法墜入 銀心黑洞人馬座A*,並且還會 離它越來越遠 。這樣來看,太陽系是安全的。
宇宙大霹靂
理論上講,所有天體之間都是在遠離的,這就好比皮球上的兩個點,隨著皮球被充氣,會越隔越遠。
如果有一只螞蟻想從一個點到另一個點,那麽無論它怎樣爬,都無法到達自己的目的地,除非它行進的速度趕上了吹皮球的速度。
這樣看下來,人類如果想要前往其他星球,只是憑借飛船飛行,即便超越光速也無法到達,因為無法保證飛行速度超過了宇宙膨脹的速度。
宇宙依舊在膨脹
綜上所述,太陽系的公轉速度在變快,沖向銀心,但是它不會墜入黑洞。
可是,銀河系真的就只有這一個黑洞嗎?
其他黑洞
前面提到了恒星的演化路徑,大品質的恒星有機會最後變為黑洞。
銀河系有超過4000億顆恒星,這其中 品質在太陽8倍以上 的有很多,它們都有可能演變為黑洞。
太陽在銀河系的位置
如果一個距離太陽比較近的大品質恒星完成了自己的壽命,走到了盡頭,演變成了一個黑洞。
那麽太陽的公轉路徑很有受到改變,甚至偏離自己原本的軌域,最後圍繞新黑洞執行。
因為銀心黑洞人馬座A*的品質只有 400萬個太陽 ,但本銀河系的品質是太陽的2萬億倍。
銀心黑洞的品質 不足整個銀河系的0.0005% ,它的影響範圍或許沒有我們想象的大。
銀河系一角
要知道,太陽系的所有天體圍繞太陽運轉,那是因為 太陽的品質占據了太陽系99%以上 ,其他天體的品質加起來只是一個毛邊。
如果銀心黑洞人馬座A*要讓所有天體都圍繞它轉,它的品質起碼要占銀河系的99%及其以上,很明顯,它沒有做到。
因此,太陽真正的公轉路徑,或許是另外一種我們未知的模式。
又或許,銀河系中的 暗物質 ,超乎了我們的想象。
宇宙還有很多我們不知道的
就算太陽最後的結局是墜入黑洞再也不存在,那也還有30多億年,如果人類還在,那會兒應該已經達到四級文明以上了,還會在乎一個黑洞吞噬恒星嗎?